PCIe EtherCAT实时运动控制卡PCIE464的IO与编码器读写应用

科技科技 2024-07-16 07:04 广东

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硬件介绍

PCIE464运动控制卡是正运动推出的一款EtherCAT总线+脉冲型、PCIE接口式的运动控制卡，可选6-64轴运动控制，支持多路高速数字输入输出，可轻松实现多轴同步控制和高速数据传输。

PCIE464运动控制卡适合于多轴点位运动、插补运动、轨迹规划、手轮控制、编码器位置检测、IO控制、位置锁存等功能的应用。

PCIE464运动控制卡适用于3C电子加工、检测设备、半导体设备、SMT加工、激光加工、光通讯设备、锂电及光伏设备、以及非标自动化设备等高速高精应用场合。

PCIE4系列控制卡的应用程序可以使用VC，VB，VS，C++，C#等软件开发，程序运行时需要动态库zmotion.dll，调试时可以将RTSys软件同时连接控制器，从而方便调试、方便观察。

PCIE464产品介绍

接线参考

1、IN数字量输入接口

数字输入分布在J400（IN0-IN7）和X400（IN8-IN39）信号接口中。

2、OUT数字量输出接口

数字输出分布在 J400（OUT0-7）和 X400（OUT8-OUT39）信号接口中。

3、编码器输入接口

J400包含一个差分脉冲输出接口，一个差分编码器反馈，通过转接板接入。其中IN2-7有单端编码器轴的功能，只支持24V编码器输入。

C#语言进行项目开发

1、在VS2010菜单“文件”→“新建”→“项目”，启动创建项目向导。

2、选择开发语言为“Visual C#”和.NET Framework 4以及Windows窗体应用程序。

3、找到厂家提供的光盘资料里面的C#函数库，路径如下（32位库为例）。

1）进入厂商提供的光盘资料找到“04PC函数”文件夹，并点击进入。

2）选择“函数库2.1”文件夹。

3）选择“Windows平台”文件夹。

4）根据需要选择对应的函数库，这里选择32位库。

5）解压C#压缩包,里面有C#对应的函数库。

6）函数库具体路径如下。

4.将厂商提供的C#的库文件以及相关文件复制到新建的项目中。

1）将zmcaux.cs文件复制到新建的项目里面中。

2）将zauxdll.dll和zmotion.dll文件放入bin\debug文件夹中。

5.双击Form1.cs里面的Form1，出现代码编辑界面，在文件开头写入using cszmcaux，并声明控制器句柄g_handle。

6、至此，项目新建完成，可进行C#项目开发。

PC函数介绍

1.PC函数手册可在光盘资料查看，具体路径如下。

2.链接控制卡，获取链接句柄。

指令4

ZAux_OpenPci

指令原型

int32 __stdcall ZAux_OpenPci(uint32 cardnum, ZMC_HANDLE *phandle)

指令说明

连接PCI卡。

输入参数

参数名	描述
Cardnum	PCI卡号，缺省从0开始。

输出参数

参数名	描述
Phandle	连接句柄

返回值

成功返回值为0，非0详见错误码说明。

指令示例

PCI方式连接控制器

详细说明

1.PCI连接，需要PCI类型的控制卡才可进行PCI连接，该类型连接通讯速率最高，但该连接需要工控机含有PCI卡槽接口。

2.ZMC_HANDLE 类型：Zmotion库中，专门用于控制卡连接数据定义类型；

3.读取单个I/O信号。

指令197

ZAux_Direct_GetIn

指令原型

int32 __stdcall ZAux_Direct_GetIn(ZMC_HANDLE handle,int ionum,uint32 *piValue)

指令说明

读取输入口状态，参见软件手册里面的“IN”指令。

输入参数

参数名	描述
handle	连接句柄。
ionum	输入口编号。

输出参数

参数名	描述
*piValue	获取输入口的状态值。

返回值

成功返回值为0，非0详见错误码说明。

指令示例

IO读取与设置

详细说明

1.若设置了翻转，读取的是INVERT_IN翻转以后的状态。

2.ZIO扩展板的IO通道号与拨码有关，起始值为（16 +拨码组合值*16），EIO总线扩展IO使用NODE_IO指令，只能设置为8的倍数，详细查看硬件手册。

注意：IO映射编号要大于控制器自身最大的IO编号，不能与控制器的编号重合。

指令199

ZAux_Direct_GetOp

指令原型

int32 __stdcall ZAux_Direct_GetOp(ZMC_HANDLE handle, int ionum, uint32 *piValue);

指令说明

读取输出口，参见软件手册里面的“OP”指令。

输入参数

参数名	描述
handle	连接句柄。
ionum	输入口编号。

输出参数

参数名	描述
piValue	获取输出口的状态值。

返回值

成功返回值为0，非0详见错误码说明。

指令示例

IO读取与设置

*piValue

返回状态值

详细说明

ZIO扩展板的IO通道号与拨码有关，起始值为（16 +拨码组合值*16），EIO总线扩展IO使用NODE_IO指令，只能设置为8的倍数，详细查看硬件手册。

注意IO映射编号要大于控制器自身最大的IO编号，不能与控制器的编号重合。

最多可操作32个输出口。

4.批量读取I/O信号。

指令203

ZAux_Direct_GetOutMulti

指令原型

int32 __stdcall ZAux_direct_GetOutMulti (ZMC_HANDLE handle, uint16 iofirst, uint16 ioend, uint32 * istate);

指令说明

IO接口获取多路输出状态。

输入参数

参数名	描述
handle	连接句柄。
iofirst	IO 口起始编号
ioend	IO 口结束编号

输出参数

参数名	描述
istate	按位获取IO口的状态。一个UNIT存储32个输出口状态。可读取32个及以上。

返回值

成功返回值为0，非0详见错误码说明。

指令示例

多个IO读取设置

详细说明

指令204

ZAux_Direct_GetInMulti

指令原型

int32 __stdcall ZAux_Direct_GetInMulti (ZMC_HANDLE handle, int startio , int endio, int32 *piValue );

指令说明

IO接口读取多路输入。

输入参数

参数名	描述
handle	连接句柄。
startio	IO 口起始编号
endio	IO 口结束编号

输出参数

参数名	描述
piValue	按位获取IO口的状态。一个UNIT存储32个输入口状态。可读取32个及以上。

返回值

成功返回值为0，非0详见错误码说明。

指令示例

多个IO读取设置

详细说明

5.设置单个输出口。

指令198

ZAux_Direct_SetOp

指令原型

int32 __stdcall ZAux_Direct_SetOp(ZMC_HANDLE handle, int ionum,uint32 iValue);

指令说明

打开输出口，参见软件手册里面的“OP”指令。

输入参数

参数名	描述
handle	连接句柄。
ionum	输入口编号。
piValue	设置的输出口的状态值。

输出参数

返回值

成功返回值为0，非0详见错误码说明。

指令示例

IO读取与设置

详细说明

ZIO扩展板的IO通道号与拨码有关，起始值为（16 +拨码组合值*16），EIO总线扩展IO使用NODE_IO指令，只能设置为8的倍数，详细查看硬件手册。

注意IO映射编号要大于控制器自身最大的IO编号，不能与控制器的编号重合。

6.批量设置输出口。

指令202

ZAux_Direct_SetOutMulti

指令原型

int32 __stdcall ZAux_SetOutMulti (ZMC_HANDLE handle, uint16 iofirst, uint16 ioend, uint32 *istate);

指令说明

IO接口设置多路输出。

输入参数

参数名	描述
handle	连接句柄。
ionumfirst	OUT起始编号。
ionumend	OUT结束编号。
istate	输出口状态，istate按位设置，一个UNIT对应32个输出口状态。可设置32个及以上。

输出参数

返回值

成功返回值为0，非0详见错误码说明。

指令示例

多个IO读取设置

详细说明

7.读取单轴编码器反馈位置。

指令29

ZAux_Direct_GetMpos

指令原型

int32 __stdcall ZAux_Direct_GetMpos(ZMC_HANDLE handle, int iaxis, float *pfValue)

指令说明

读取轴测量反馈位置，单位units。

输入参数

参数名	描述
handle	连接标识。
iaxis	轴号。

输出参数

参数名	描述
pfValue	获取当前轴测量反馈位置。

返回值

成功返回值为0，非0详见错误码说明。

指令示例

轴基本运动参数设置获取

详细说明

8.批量读取编码器反馈位置,BASIC字符串为MPOS。

指令63

ZAux_Direct_GetAllAxisPara

指令原型

int32 __stdcall ZAux_Direct_GetAllAxisPara(ZMC_HANDLE handle, const char *sParam,int imaxaxis,float *pfValue)

指令说明

一次性读取多个轴轴参数。

输入参数

参数名	描述
handle	连接标识。
sParam	Baisc语法参数的字符串名称。
imaxaxis	轴数量。

输出参数

参数名	描述
pfValue	返回参数值。

返回值

成功返回值为0，非0详见错误码说明。

指令示例

float fAtype[8];

ZAux_Direct_GetAllAxisPara(handle,"ATYPE",8,fAtype);

//获取0-7轴的轴类型

详细说明

9.自定义函数封装指令。

指令264

ZAux_Execute

指令原型

int32 __stdcall ZAux_Execute(ZMC_HANDLE handle, const char *pszCommand, char *psResponse, uint32 uiResponseLength)

指令说明

发送字符串命令到控制器，缓存方式(当控制器没有缓冲时自动阻塞)。

输入参数

参数名	描述
handle	连接句柄。
pszCommand	发送的命令字符串。
uiResponseLength	返回的字符长度。

输出参数

参数名	描述
psResponse	返回的字符串。

返回值

成功返回值为0，非0详见错误码说明。

指令示例

在线命令函数的使用

详细说明

上位机调用上位机未封装的Basic指令功能

单个或批量读取IO和编码器数据

1.链接控制器获取句柄，上位机操作通过获取到的句柄来操作控制器。

//连接PCIe控制卡,控制卡卡号缺省从0开始int ret = zmcaux.ZAux_OpenPci(0, out g_handle);if (g_handle != (IntPtr)0){    MessageBox.Show("控制卡链接成功!" , "提示");    timer_GetData.Enabled = true;  //开启定时器或在单独线程里实时读取I/O信号}else{    MessageBox.Show("控制卡链接失败，请检测PCI卡号!" , "警告");}

2.开启定时器实时读取I/O信号。

//定时器刷新I/O和轴反馈数据private void timer_GetData_Tick(object sender, EventArgs e){    uint[] instate = new uint[4];    uint[] opstate = new uint[4];    float[] mpos = new float[4];    for (int i = 0; i < 4; i++)    {        zmcaux.ZAux_Direct_GetIn(g_handle, i, ref instate[i]); //读取单个IN        zmcaux.ZAux_Direct_GetOp(g_handle, i, ref opstate[i]); //读取单个OUT        zmcaux.ZAux_Direct_GetMpos(g_handle, i, ref mpos[i]); //读取单轴反馈位置MPOS    }    IN0.Checked = (instate[0] == 1);    IN1.Checked = (instate[1] == 1);    IN2.Checked = (instate[2] == 1);    IN3.Checked = (instate[3] == 1);    OP0.Checked = (opstate[0] == 1);    OP1.Checked = (opstate[1] == 1);    OP2.Checked = (opstate[2] == 1);    OP3.Checked = (opstate[3] == 1);    MPOS0.Text = mpos[0].ToString();    MPOS1.Text = mpos[1].ToString();    MPOS2.Text = mpos[2].ToString();    MPOS3.Text = mpos[3].ToString();    int[] inputs = new int[4];    uint[] outputs = new uint[4];    float[] allmpos = new float[8];    zmcaux.ZAux_Direct_GetInMulti(g_handle, 16, 31, inputs); //批量读取输入IN16-31    zmcaux.ZAux_Direct_GetOutMulti(g_handle, 16, 31, outputs); //批量读取输出OUT16-31    zmcaux.ZAux_Direct_GetAllAxisPara(g_handle, "MPOS", 8, allmpos);//批量读取轴反馈位置MPOS 0-7    InputGroup1631.Text = inputs[0].ToString("X4"); }

3.单个或批量设置OP输出口。

//单个输出口状态切换函数private void OP0_CheckedChanged(object sender, EventArgs e){     if (g_handle == (IntPtr)0)     {         MessageBox.Show("未链接到控制卡!", "提示");         return;     }     if (OP0.Checked)     {         zmcaux.ZAux_Direct_SetOp(g_handle,0, 1);         OP0.Text = "out0 打开";     }     else     {         zmcaux.ZAux_Direct_SetOp(g_handle, 0, 0);         OP0.Text = "out0 关闭";     }}//批量切换输出口状态函数private void OutputGroup03_CheckedChanged(object sender, EventArgs e){    if (g_handle == (IntPtr)0)    {        MessageBox.Show("未链接到控制卡!", "提示");        return;    }      uint[] iostate = new uint[4];    if (OutputGroup03.Checked)    {        iostate[0] = 0xF;    //以二进制组合OUT,十六进制0xF即OUT0-3全部置1        zmcaux.ZAux_Direct_SetOutMulti(g_handle, 0, 3, iostate);        OutputGroup03.Text = "全部置ON";        OP0.Checked = true;        OP1.Checked = true;        OP2.Checked = true;        OP3.Checked = true;    }    else    {        iostate[0] = 0x0;        zmcaux.ZAux_Direct_SetOutMulti(g_handle, 0, 3, iostate);        OutputGroup03.Text = "全部置OFF";        OP0.Checked = false;        OP1.Checked = false;        OP2.Checked = false;        OP3.Checked = false;    }}

4.若想验证通过函数获取的IO状态和数据是否准确，可以使用正运动的调试软件RTSys连接到控制卡。

通过工具→输入口/输出口观察当前控制卡的实时IO状态，通过轴参数窗口观察各轴的反馈位置MPOS，并与C#获取的数据进行对比。

5.自定义函数封装，单条命令批量获取需要的部分I/O和部分轴数据。

通过组合不同的Basic命令字符串，中间以英文逗号字符隔开，一次性下发读取所需的数据，如：

（1）获取某个输入信号，对应Basic命令字符串为：IN(输入口序号)；

（2）获取某个输出信号，对应Basic命令字符串为：OP(输入口序号)；

（3）获取某轴反馈位置，对应Basic命令字符串为：MPOS(轴号)；

其他参数也可以使用此方式，具体Basic字符串可参考PC手册“轴参数指令表”。

举例说明，需要单条命令获取输入0，输入3，输出1，输出4，轴2和轴5的反馈数据，则需要通过ZAux_Execute函数下发字符串:

“?IN(0),IN(3),OP(1),OP(4),MPOS(2),MPOS(5)”；

其中，英文 “?” 字符和“PRINT”字符为同一含义，表示读取后续参数的值；参数字符不用区分大小写。

private void getData_Click(object sender, EventArgs e){    //通过Execute函数发送Basic字符串组合实现一次性读取多个参数    if (g_handle == (IntPtr)0)    {        MessageBox.Show("未链接到控制卡!", "提示");        return;    }    string pszCommand;                                      //发送的Basic命令字符串    StringBuilder psResponse = new StringBuilder(1024);     //接收返回的字符串    uint uiResponseLength = 1024;                           //接收返回的字符长度,不能小于接收的字符串长度    pszCommand = "?IN(4),IN(5),OP(4),OP(5),MPOS(4),MPOS(5)";//读取数据Basic字符串,共6个数据    zmcaux.ZAux_Execute(g_handle, pszCommand, psResponse, uiResponseLength);        string psResponseResult = "";    psResponseResult += psResponse;    string[] parts = psResponseResult.Split('\t');          //这里以空格对字符串分割    IN4.Checked = Convert.ToInt32(parts[0]) == 1;    IN5.Checked = Convert.ToInt32(parts[1]) == 1;    OP4.Checked = Convert.ToInt32(parts[2]) == 1;    OP5.Checked = Convert.ToInt32(parts[3]) == 1;    MPOS4.Text = parts[4];    MPOS5.Text = parts[5];}